[發明專利]利用甜高粱莖稈汁液發酵生產谷胱甘肽的方法

有效

• 申請號: 201110381761.2
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102373259A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 董永勝
• 申請（專利權）人: 山東輕工業學院
• 主分類號: C12P39/00
• 分類號: C12P39/00;C12P21/02;C12R1/865;C12R1/84;C12R1/72
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

技術領域

本發明涉及一種酵母生產谷胱甘肽的方法，特別涉及一種利用甜高粱莖稈汁液發酵生產谷胱甘肽的方法，屬于生物技術技術領域。

背景技術

谷胱甘肽(Glutathione，GSH)是一種具有重要生理活性的物質，是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通過肽鍵縮合而成的三肽化合物，是一種用途廣泛的活性多肽，其化學名稱為γ-L-谷氨酞-L-半胱氨酞-甘氨酸，分子式為C₁₀H₁₈O₆N₃S。谷胱甘肽具有氧化型和還原型兩種形式，還原型谷胱甘肽具有生理活性，而生物體內的氧化型谷胱甘肽需要還原后才能發揮其生理功能。

谷胱甘肽廣泛存在于動物、植物、微生物中。在生物體內谷胱甘肽(GSH)的生理作用是多方面的，如氨基酸的轉運，蛋白、核酸的合成，抗氧化作用，維持蛋白巰基的還原狀態，維持酶的活性狀態，保證單磷酸己糖的分流，保護細胞防止自由基及內毒素的損傷等。

谷胱甘肽(GSH)對于放射線、放射性藥物或由于抗腫瘤藥物引起的白細胞減少等癥狀能起到保護作用。GSH能與進入機體的有毒化合物、重金屬離子或致癌物質等相結合，并促其排出體外，起到中和解毒作用。此外，谷胱甘肽還可以抑制乙醇侵害肝臟產生脂肪肝。

在食品領域，谷胱甘肽可作各種加工食品的調味劑、風味劑、抗氧化劑，能大大延長食品保質期，谷胱甘肽還有強化食品中氨基酸營養的作用。

谷胱甘肽的生產方法主要有提取法、化學合成法、發酵法和酶法。

發酵法是通過對微生物細胞的大量培養進行提取GSH的方法，由于發酵法生產GSH具有菌種易于培養、原料來源方便廉價、反應步驟簡單、成本低、轉化效率高、生產速率快等優點，已成為當前生產谷胱甘肽的主要方法。

自從deRey-Pailhade從酵母中分離出谷胱甘肽后，從能大量積累谷胱甘肽的酵母細胞中提取谷胱甘肽，已經成為目前生產谷胱甘肽普遍采用的方法。酵母是工業生產GSH廣泛采用的菌種，酵母發酵方法主要以葡萄糖等為原料，采用一次性或流加的方式進行酵母細胞的培養，以獲得谷胱甘肽；也有采用在酵母培養基中添加合成谷胱甘肽的前體物L-谷氨酸、L-半胱氨酸、甘氨酸的方式以提高酵母谷胱甘肽的產率。L-谷氨酸、L-半胱氨酸、甘氨酸的價格較高，在酵母發酵時添加它們雖然可以提高谷胱甘肽的產率，但其生產成本卻大幅度提高；而葡萄糖是淀粉質糧食的水解產物，用葡萄糖發酵生產谷胱甘肽存在著與人類和動物爭奪食品的問題，我國是人口大國，糧食資源十分寶貴，糧食的利用是關系到國計民生的重大問題，目前世界各國都在大力提倡利用非糧原料進行生物轉化以得到人類所需的物質，這對當今世界的可持續發展具有重要的意義。

甜高粱也叫糖高粱，屬高光效C₄植物，是粒用高粱的一個變種。甜高粱的適應性較強，具有耐干旱、耐鹽堿等優點，在玉米等糧食作物難以生長的貧瘠土地上都有較高的產量。甜高粱的生物量極高，一般每公頃產甜高粱鮮莖稈60000～90000kg，其莖稈的出汁率一般在60wt％左右，其汁液中含有糖類、蛋白質、氨基酸、維生素、微量金屬元素等物質。甜高粱莖稈榨汁液中的可溶性糖的含量在10wt％～20wt％，主要由蔗糖、葡萄糖、果糖以及少量的其它糖類組成。甜高粱作為可循環再生作物，利用其莖稈汁液替代谷類糧食生產人類所需的物質是十分必要的，也是可行的。

甜高粱莖稈是甜高粱籽粒收獲后的副產品，利用甜高粱的莖稈汁液生產燃料乙醇在國內外已有廣泛的報道，但利用甜高粱莖稈汁液發酵生產谷胱甘肽尚未有報道。谷胱甘肽是一種高附加值的產品，目前酵母生產谷胱甘肽普遍采用的培養基是以葡萄糖為碳源，添加氮源、無機鹽、生長因子等原料合成的培養基，從而導致生產成本高，壓縮了企業的利潤空間。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種用甜高粱莖稈汁液發酵生產谷胱甘肽的方法。

本發明的方法是利用酵母細胞自身的酶系，以甜高粱莖稈汁液中所含有的糖類等物質合成谷胱甘肽的方法，從而降低谷胱甘肽的生產成本，達到較好的經濟效果。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種利用甜高粱莖稈汁液發酵生產谷胱甘肽的方法，其特征是，步驟如下：